Absolutwert-Drehgeber Drehgeber mit IO-Link: leichter Einstieg ins Condition Monitoring

Autor / Redakteur: Markus Egerer / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Zustandsdaten von Maschinen zu erfassen, die Datenmengen zu übertragen und auszuwerten, ist eine komplexe Aufgabe. Doch dank Drehgebern mit IO-Link sind heute schon Condition-Monitoring-Lösungen realisierbar, die sich Schritt für Schritt ausbauen lassen.

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Der neue Absolutwert-Drehgeber bietet über die eigentliche Sensorfunktion hinaus zusätzliche Messwerte und ermöglicht mit dem Inhalt seiner zyklischen Datenübertragung eine praktikable Zustandsüberwachung.
Der neue Absolutwert-Drehgeber bietet über die eigentliche Sensorfunktion hinaus zusätzliche Messwerte und ermöglicht mit dem Inhalt seiner zyklischen Datenübertragung eine praktikable Zustandsüberwachung.
(Bild: Pepperl+Fuchs)

Mit der weltweit standardisierten IO-Link-Kommunikation profitieren Anwender von einer einfachen und einheitlichen, feldbusunabhängigen Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Sie schafft Datentransparenz von der Steuerung bis in die unterste Ebene der Automation. Darüber hinaus öffnen intelligente Sensoren und Aktoren, die über die eigentliche Sensorfunktion hinaus zusätzliche Messwerte liefern, den Weg zu systematischen Diagnosekonzepten.

Im Absolutwert-Drehgeber ENA**TL von Pepperl+Fuchs ist IO-Link integriert, was eine einfachere und schnellere Parametrierung mittels IO-Link-Master ermöglicht. Gemessen werden neben Positionswerten in rotierenden Bewegungen auch Temperaturwerte. Dabei misst der Drehgeber die Umgebungstemperatur und zeigt damit die Anlagentemperatur an. Wird diese Information in den Kontext der Gesamtanlage beziehungsweise von Messwerten anderer Komponenten gestellt, lässt sich der Zustand der Maschine beurteilen.

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Condition Monitoring und Predictive Maintenance

Neben der Temperaturmessung und einem Betriebsstundenzähler liefert der Drehgeber auch einen Wert über die verwendete Skalierung der Positionswerte. Das erleichtert die Prozessdateninterpretation über einen Remotezugriff. Damit bilden diese Informationen die Basis für komplexe Herausforderungen, wie etwa Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) als Grundvoraussetzung für Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung).

Um zu hohen Daten-Traffic zu vermeiden, kann mithilfe von Parametereinstellungen, die zyklische Übertragung der Temperatur aktiviert und deaktiviert werden.

Immer mehr Messwerte für die Regelung der Maschine

In weiteren Produktvarianten sind künftig auch Messwerte für die Rotationsgeschwindigkeit, Beschleunigung, Vibration oder Schockerkennung einstellbar, ohne dass sich dabei die Prozessdatenstruktur verändert. Auf diese Weise lassen sich schrittweise weitere Messwerte heranziehen, um die Maschine zu regeln. Weil sich weder die Montageart noch die softwarebezogene Implementierung des Drehgebers ändert, ist eine schnelle Umstellung realisierbar, ohne das gesamte Anlagenkonzept anpassen zu müssen.

Das Besondere: die Daten werden mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 230,4 kBit/s via COM 3 übertragen – die schnellste im IO-Link Standard.

Geräteeinstellung für jede Anwendung

Der magnetische Absolutwert-Drehgeber ist robust und präzise. Es gibt ihn in zahlreichen Varianten mit verschiedenen Einstellparametern. So lassen sich alle bisher gängigen Anwendungsbereiche auch mit diesem Produkt realisieren. Das Besondere: die Daten werden mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 230,4 kBit/s via COM 3 übertragen – die schnellste im IO-Link Standard. Die Gesamtauflösung beträgt bis zu 31 Bit.

Die Multiturn-Information lässt sich leicht parametrieren. Dazu gehört neben der Einstellung der Auflösung pro Umdrehung (max. 65.535 Schritte) unter anderem die sogenannte Preset-Funktion. Sie hilft vor allem bei der Erstinbetriebnahme, indem bestimmten Wellenpositionen definierte Positionswerte elektronisch zugewiesen werden können. Die Wellenumdrehungen werden mitgezählt. Kommt es beispielsweise durch Schlupf zu Ungenauigkeiten, kann der Drehgeber im laufenden Betrieb seine Positionswerte anpassen. Was auf Dauer zu Ungenauigkeiten der gesamten Anlage führen würde, lässt sich so im laufenden Betrieb per Knopfdruck vermeiden. Aufwendiges Nachjustieren entfällt.

Ein weiteres Feature ist die sogenannte Position-Overflow-Funktion. Sie dient dazu, in zyklischen Anwendungen mit immer gleicher Drehrichtung, wiederkehrende Abläufe abzubilden. Wird ein bestimmter Positionswert überschritten, beginnt der Drehgeber wieder bei „Null“ zu zählen.

Ergänzend zu den einstellbaren Positions- und Messwerten unterstützen konfigurierbare Statusbits, auch Signal-Flags genannt, die Detektion von kritischen Maschinenzuständen. Dabei können kritische Positions- und Temperaturbereiche oder auch einzelne Limits im Vorfeld frei definiert werden. Auf diese Weise überträgt der Absolutwert-Drehgeber auch schaltende Signale (Statusbits = Signal-Flags), um der Maschinensteuerung eine direkte Abstellmaßnahme zu triggern.

IO-Link ermöglicht also neben einer zuverlässigen Sensor-Identifikation auch den Zugriff auf alle Prozess- und Diagnosedaten sowie Geräteinformationen. All dies schafft eine durchgängige Transparenz bis in die unterste Sensorebene. Was dazu beiträgt, dem Maschinen- und Anlagenbau den Weg zu Industrie 4.0 zu öffnen.

Erleichterte Erstinbetriebnahme und Sensortausch

Wie alle IO-Link-Geräte von Pepperl+Fuchs verfügt auch der ENA**TL Absolutwert-Drehgeber über eine visuelle Lokalisierungsfunktion. Per Kommando blinkt eine LED, was die physische Suche von IO-Link-Sensoren in der Anlage erleichtert.

Weiterhin wird die Parametrierung durch die sogenannte Data-Storage-Funktion und das darüber hinausgehende Parameter-Setting unterstützt. Die vordefinierten Einstellparameter werden sowohl im Drehgeber selbst als auch im IO-Link-Master gespeichert, sodass bei Sensortausch eine aufwendige Neuparametrierung entfällt. Auf diese Weise sind mit einem Gerät verschiedene Applikationen umsetzbar, da die entsprechenden Voreinstellungen im IO-Link-Master hinterlegt sind und wodurch ein neues Gerät automatisch parametriert wird. Eine manuelle Parametrierung durch das Wartungspersonal entfällt.

Somit lassen sich die Sensoren in bestehenden Anlagen zeitsparend austauschen, was die Anlagenverfügbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus steigert.

Darüber hinaus lassen sich die Parameter über eine Reset-Funktion auf Werkseinstellung zurücksetzen. Hierzu bietet Pepperl+Fuchs einen besonderen Service: Auf Wunsch werden die Drehgeber auch mit kundenspezifischer Parameteranpassung ausgeliefert. Beim Reset werden dann nicht die Standardwerte, sondern gleich die kundeneigenen Parameter wiederhergestellt. Kundenspezifische Lösungen lassen sich ab Werk schon bei geringen Stückzahlen realisieren.

* Markus Egerer ist Produktmanager bei Pepperl+Fuchs

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